[发明专利]一种钠离子电池析钠的无损判定方法

说明书

本发明提出了一种钠离子电池析钠与否的无损判定方法，通过分析钠离子电池的充电曲线是否出现高电压平台或电压小幅下降然后再回升的现象来判断钠离子软包电池是否出现析钠以及析钠程度；或者通过对钠离子电池的充电曲线进行微分处理，获得电压微分曲线，根据充电曲线的电压微分曲线是否出现新峰以及出现新峰的强度判断钠离子软包电池是否出现析钠以及析钠程度；本方法不需要拆解电池，具有无损和直观的特征，特别适用于长期运行的钠离子电池析钠与否的判定。该判定方法的另一个特点是根据充电曲线出现的高电压平台区对应的充电比容量的变化范围来推断判定负极析钠的严重程度，可以简洁快速地为钠离子电池安全运行提供预警。

技术领域

本发明属于电化学储能电池技术领域，特别涉及一种钠离子电池析钠的无损判定方法及其应用。

背景技术

由于人类日益增加的化石能源消耗，雾霾、温室效应等环境问题日益突出。为了缓解当前环境恶化的现状，需要改变现有不合理的能源结构，提高能源利用率、发展新能源，规模储能已经成为十分紧迫的问题。在当前研发的各种储能器件中，钠离子电池由于具有资源丰富易得、成本低廉、分布广泛的优势，其研究与开发有望在一定程度上缓解由于锂资源短缺引发的储能电池发展受限问题。除此之外，在电池体系中钠不会与铝发生电化学合金化反应，因此钠离子电池可以采用铝箔作为负极集流体(替代锂离子电池体系中铜箔集流体)，这样可以有效避免过放电引起的集流体氧化问题，既有利于电池的安全，又达到了进一步降低电池成本的目的。

但是，由于钠离子半径比锂离子半径大，导致其向负极材料的脱嵌阻力均大于锂离子。而目前常用的硬碳负极材料的嵌钠电位低至0.1V，非常接近于析钠电位(0V)，在充电过程中由于电化学极化的存在，硬碳负极表面极易发生析钠现象，导致钠离子电池的库伦效率降低，进而降低其容量的发挥。

对于钠离子电池负极析钠的检测方面，目前未见报道，研究人员目前主要采用对电池拆解的方法进行目测检测，进而判断钠离子电池是否析钠，该方法对电池具有破坏性，不适用于对长期运行的钠离子电池的安全性评测。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供了一种钠离子电池析钠的无损判断方法，适用于长期运行的钠离子电池析钠与否的判定。

本发明技术方案具体如下：

一种钠离子电池析钠的无损判断方法，通过分析钠离子电池的充电曲线是否出现新的高电压平台或高电压小幅度震荡的现象来判断钠离子软包电池是否出现析钠；所述新的高电压平台或高电压小幅度震荡，是指在正常的充电曲线上额外出现的高电压小幅度波动，具体地，是指在比容量不低于2mAh g^-1的容量范围内，电压在±50mV范围内的波动。

基于上述方案，优选地，根据新的高电压平台或电压小幅度震荡对应的充电比容量的数值判断负极析钠程度，充电比容量的数值越大，负极析钠越严重。

基于上述方案，优选地，所述新的高电压平台或高电压小幅度震荡，电压波动范围为±30mV，以提高判断的准确程度。

本发明提供的另外一种钠离子电池析钠的无损判断方法为：通过对钠离子电池的充电曲线进行微分处理，获得电压微分曲线，根据充电曲线的电压微分曲线是否出现新峰判断钠离子软包电池是否出现析钠；所述新峰指的是对电池初始充电曲线进行电压微分处理后所得到的峰以外出现的电压波动区域，包括波峰和波谷。

基于上述方案，优选地，根据新峰的强度判断钠离子软包电池的析钠程度，具体为根据波峰或波谷的幅值判断，幅值越大，析钠程度越严重。

基于上述方案，优选地，本发明提供的上述两种方法适用于对恒倍率或恒电流的充电模式下得到的充电曲线进行分析和判断。

基于上述方案，优选地，本发明提供的上述两种方法适用于以快离子导体作为正极活性物质、硬碳作为负极活性物质的钠离子电池负极析钠与否以及析钠严重程度的快速判定。